放电等离子烧结致密单相钛三铝碳二的反应机理

以3Ti/1.1Al/1.9C混合粉末为原料,采用放电等离子烧结(SPS)技术,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等分析方法,研究了致密单相Ti3AlC2三元层状化合物的合成机理,详细探讨了烧结温度对产物合成的影响,提出了一种SPS制备致密单相Ti3AlC2的反应机理。结果表明:利用SPS技术,在1 350℃保温10min的条件下,可以获得致密度大于99%的层状致密单相Ti3AlC2材料。最终产物中TiC的残留与原料中C含量有密切关系,适当降低原料中C含量有利于最终产物中TiC的消除。致密单相三元层状化合物Ti3AlC2的合成过程中,AlTi3和TiAl是形成TiC和Ti2AlC的主要中间相,而Ti3AlC2是由TiC与Ti2AlC反应生成的。     

放电等离子烧结制备Ti2AlC材料的研究

Ti2AlC是一种具有优异综合性能的三元层状化合物。以元素粉Ti粉、Al粉、活性炭为原料，采用放电等离子烧结(spark plasma sintering，SPS)工艺制备出接近理论密度的单相Ti2AlC块状材料。XRD和SEM分析结果表明：当Al含量为1．1mol和1．2mol，烧结温度在1100℃时，材料由单相Ti2AlC组成，Ti2AlC晶体发育完好，晶粒细小。研究表明：采用SPS工艺能够以比热压及热等静压低200～500℃的温度合成高纯Ti2AlC致密材料。     

放电等离子烧结钛/氧化铝的界面反应

研究了用放电等离子烧结的Ti/Al2O3在1 200℃和30MPa条件下界面反应特性,用X射线衍射和电子探针微区分析了界面反应类型.结果表明:Ti/Al2O3界面反应为反应扩散型,即氧化铝首先发生分解,分解出的Al原子扩散进入Ti中,扩散距离约为62 μm,界面处Al原子的摩尔分数x高达42.49%,Ti与Al在界面区发生反应,在贫Al区生成Ti3Al相,贫Ti区生成TiAl相等界面产物,O原子固溶于Ti中.     

放电等离子制备Ti3AlC2/TiB2复合材料及性能

采用放电等离子烧结(spark plasma sintering,SPS)工艺制备了Ti3AlC2/TiB2复合材料,并研究了复合材料的性能.研究表明:在1 250℃,30MPa烧结8min,可以获得相对密度达98%以上的致密Ti3AlC2/TiB2块体材料;在Ti3AlC2中添加TiB2能大幅度提高材料性能,当TiB2含量为30%(体积分数,下同)时,Ti3AlC2/30%TiB2复合材料的Vickers硬度达到10.39GPa,电导率为3.7×106 S/m;当TiB2含量为10%时,抗弯强度为696MPa,断裂韧性为6.6MPa·m1/2.用电子显微镜对复合材料的显微结构分析表明:Ti3AlC2/TiB2复合材料的晶粒为层状结构.     

放电等离子烧结制备Ti/Al2O3复合材料

Ti基金属复合材料是一种新型高温结构材料.本文利用放电等离子烧结技术,在温度1250℃、压力30MPa、真空度6Pa,保温时间10min条件下,制备了相对致密度较高的Ti/Al2O3复合材料.借助XRD,SEM,EDS等测试手段对该复合材料的物相组成、界面反应、微观结构以及致密度进行了观察与分析.结果表明:利用SPS技术制备Ti/Al2O3的复合材料,晶粒细小且分布均匀,结构致密、2相之间结合状态良好,相对致密度随材料中陶瓷相含量的增多而有所降低.Ti,Al2O32相之间无明显界面化学反应发生.     

TiB2陶瓷的放电等离子烧结

利用放电等离子烧结技术制备TiB2陶瓷。分析了烧结温度、保温时间和升温速率对烧结体致密度及显微结构的影响。实验结果表明：随着烧结温度的提高，烧结体的致密度及晶粒大小均增加。延长保温时间，样品的晶粒有明显长大。提高升温速率，有利于抑制晶粒生长，但样品的致密度降低。在TiB2的烧结过程中，存在颗粒间的放电。在烧结温度为1500℃，压力为30MPa，升温速率为100℃／min，真空中由SPS烧结制备的TiB2陶瓷相对密度可达98％。     

放电等离子烧结钛酸钡陶瓷的碳污染及脱碳工艺研究

为了研究放电等离子烧结钛酸钡陶瓷过程中的碳污染及脱碳工艺,以钛酸钡粉体为原料,用石墨模具,以碳纸为脱模包覆材料,在1150℃、50MPa条件下进行放电等离子烧结。用XRD对脱碳前后烧结体进行物相分析,用能谱仪对不同脱碳时间下的烧结体的碳元素的分布进行线分析,用扫描电镜观察脱碳时间对组织的影响。结果表明：石墨模具会污染钛酸钡烧结体,碳元素沿烧结体半径方向呈梯度分布；脱碳温度为800℃时,保温2小时能够完全除去烧结体内的碳污染,并得到致密、组织均匀的钛酸钡陶瓷。     

放电等离子烧结制备AlON陶瓷

以A1N粉和A12O3为原料，用放电等离子烧结(SPS)技术制备单相A1ON陶瓷。研究表明：用SPS技术在1700℃仅保温3min就可得到99TD％的A1ON陶瓷，该技术是实现A1ON陶瓷低温快速烧结的有效途径。     

由放电等离子烧结的WC-ZrO2 纳米复合材料的发展

采用放电等离子烧结(SPS)技术烧结WC-ZrO2纳米复合材料，在相对较低的烧结温度1300℃下，较短的保温时间5min，制备了致密化、高硬度、韧性适中的WC-ZrO2纳米复合材料。     

放电等离子烧结工艺合成Ti3SiC2的研究

以元素单质粉为原料，当原料配比为n(Ti):n(Si):n(Al):n(C)=3:(1.2-x):x:2，其中：x=0.05-0.2时，在1200－1250℃温度下经放电等离子烧结成功制备了高纯、致密Ti3SiC2固溶体材料。原料中掺加适量Al能改善Ti3SiC2的合成反应并提高制备材料的纯度。当x=0.2时，所合成的固溶体形貌为板状结晶，分子式近似为Ti3Si0.8Al0.2C2，晶格参数a=0.3069nm,c=1.767nm。在1250℃温度下烧结，得到平均厚度达5μm，发育完善均匀的致密多晶体材料。材料Vickers硬度为3.5-5.5GPa，具有与石墨相似的加工性能。     

放电等离子烧结AlN陶瓷

研究了放电等离子烧结氮化铝陶瓷的过程。通过对比掺与不掺烧结助剂的氮化铝陶瓷的两种烧结过程，指出了烧结助剂在放电等离子烧结氮化铝陶瓷过程中的作用。利用放电等离子烧结技术烧结氮化铝，在加Y2O3-Li2O-CaF2作为烧结助剂，1700℃的烧结温度，25MPa的压力下，仅保温5min，得到相对密度为97．3％的AlN陶瓷。SEM表明试样内部晶粒细小，结构均匀。实验表明：放电等离子烧结技术可实现快速烧结。     

放电等离子烧结技术制备透明AlN陶瓷

采用放电等离子烧结(spark plasma sintering,SPS)技术,以CaF2为烧结助剂,在1850℃烧结15min,成功制备了透明AlN陶瓷。随着CaF2含量的增加,样品的密实度和透过率都随之提高。在CaF2含量为2．5％(质量分数)的AlN陶瓷样品的透光率最高(56．3％)。继续提高CaF2含量,样品密实度和透过率反而有所下降。SPS制备的纯AlN陶瓷样品中出现了颜色不均匀现象。与传统烧结方法比较,SPS制备的样品具有很高的致密度、纯度和良好的晶体结构。CaF2的加入降低了烧结温度,烧结时间短,提高了AlN陶瓷的透过率。是制备透明AlN陶瓷的有效烧结助剂。     

放电等离子烧结技术

放电等离子烧结(SPS)技术是一种快速、低温、节能和环保的材料制备新技术。综述了SPS在国内外的发展和应用,介绍了SPS技术的发展概况、原理、特点及在材料制备领域的应用,对SPS技术的发展前景进行了展望。     

放电等离子烧结技术制备熔融石英陶瓷

以熔融石英陶瓷粉体为原料,采用放电等离子烧结(SPS)技术制备了熔融石英陶瓷材料。文章讨论了SPS方法制备熔融石英陶瓷材料的烧结行为和烧结机理,计算了熔融石英陶瓷的析晶温度并与实际测试结果进行了比较。结果表明:利用SPS方法,在短时间内其析晶温度在1150℃以上,且烧结温度为1150℃时,材料的致密度达到了99.7%,熔融石英的烧结是表层熔融烧结机制,烧结过程中压力对致密度的提高贡献很大。     

放电等离子烧结氮化铝透明陶瓷

利用放电等离子烧结(spark plasma sintering,SPS)技术开展对氮化铝透明陶瓷的研究.分析了原料粉的特性,烧结工艺对烧结体的影响以及所制备的氮化铝透明陶瓷的显微结构.     

Ta2AlC–Ta4AlC3复合材料放电等离子烧结制备与力学性能

以Ta粉、Al粉、TaC粉末为原料,针对摩尔比n(Ta):n(Al):n(TaC)=1:1.4:1的体系额外加入质量分数分别为10%、20%、30%的TaC粉末,利用放电等离子烧结(SPS)法原位合成Ta_2AlC陶瓷复合材料。结果表明:摩尔比为n(Ta):n(Al):n(TaC)=1:1.4:1的体系可以合成高纯度Ta_2AlC陶瓷,并随着TaC含量的增加,体系中Ta_4AlC_3不断增多,表明Ta_2AlC与TaC高温下发生反应转变成Ta_4AlC_3。SPS法可以制备出细晶Ta_2AlC–Ta_4AlC_3复合材料,Ta_4AlC_3含量的变化可以显著改变材料的力学性能,添加20%TaC制备的Ta_2AlC–Ta_4AlC_3复合材料力学性能最为突出,其弯曲强度、压缩强度、断裂韧性分别为753.84 MPa、1 029.55 MPa和7.65 MPa·m1/2,细晶强化和复合材料中同类的MAX第二相相互交叠强化是Ta_2AlC–Ta4Al C3复合材料具备高力学性能的主要原因。     

放电等离子烧结（SPS）技术烧结致密AlN陶瓷

利用放电等离子烧结技术烧结氮化铝,不加任何添加剂,在1800℃的烧结温度、25MPa的压力下,仅保温4min,就可达到99％的理论密度,SEM表明试样内部晶粒细小,结构均匀。实验表明,SPS技术可实现快速烧结。     

放电等离子烧结氮化铝透明陶瓷的研究

采用放电等离子烧结(spark plasma sintering，SPS)技术烧结氮化铝，在不加任何添加剂的条件下，1800℃，4～20min烧结制备了透明的氮化铝陶瓷。XRD，SEM，EPMA和TEM等测试结果表明，制备出的氮化铝陶瓷纯度较高、晶粒细小、结构均匀，具有良好的透光性能。充分说明SPS技术可应用于透明陶瓷的制备。与此同时，测试结果显示，AlN陶瓷中还含有少量的缺陷，包括位错、层错、气孔、第二相包裹体，这些缺陷无疑会对陶瓷的透光性能产生一定的影响。     

放电等离子烧结工艺制备Ti_2AlC材料的研究

以元素粉钛、铝、碳为原料 ,采用放电等离子烧结工艺在 1 1 0 0℃的温度下成功地制备了高纯、致密Ti2 AlC材料。合成材料的X -射线衍射 (XRD)和扫描电镜 (SEM)分析的结果表明 :多晶体Ti2 AlC形貌为板状结晶 ,晶粒大小平均约为 2 0 μm ,厚度在 3～ 5 μm。     

国内放电等离子烧结技术的研究进展及展望

放电等离子烧结(SPS)技术是一种快速、低温、节能和环保的材料制备新技术。文章简要介绍SPS的基本概念、发展概况、烧结机理和特点,较详细叙述利用SPS工艺在研究开发功能梯度材料、特种陶瓷、电磁材料、硬质合金和纳米材料等方面的最新进展。展望了SPS技术的发展前景。